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        4K傳輸表現

        2014-7-5 11:09:16      點擊:

        4K討論了這么些年,進入從后端處理到中端傳輸再到前端顯示以及內容提供的全面發展階段。近日,對4K技術堅挺到底的4K大佬索尼,代表行業發言,宣布4K正以難以置信的速度前進。事實確也如此,如今對于4K來說,各項技術與設備已經基本成熟,而且價格也越來越親民,不管是在消費領域還是專業領域,4K整體向前發展的車輪已經無法阻擋并呈現加速度狀態。那么,在4K發展中扮演運輸通路角色的4K傳輸技術是否已經很好地應對了4K全面發展與之帶來的各種挑戰與要求,是否很好地跟上了4K發展的整體步伐?

        4K傳輸表現

          4K技術將人們熟知的HD高清信號從1,920×1,080的分辨率,提升到4,096×2,160的分辨率,其像素點是HD高清信號的4倍多。4K顯示召示著視訊分辨率以相比于1080p四倍的速度躍進一個新世代。同時也意味著對傳輸提出了更大挑戰。對此,Lightware表示4K由于傳輸的數據量在全高清的基礎上翻了一翻,這對處理芯片以及傳輸媒介都提出了更高的要求。處理芯片需要更快速的響應速度、處理能力以及處理功能,而傳輸媒介則要承載相較于全高清視頻4倍的像素信息傳輸,還要考慮處理和傳輸中存在的延遲以及傳輸距離的問題。

          如果從實時非壓縮傳輸角度而言,4K傳輸速率需要達到12Gbit/s,同時保證畫面垂直更新率。這讓許多高清視頻傳輸設備生產廠商又一次走到了分叉路口,如何應對12Gbit/s的傳輸速率足以成為讓整個現有產業頭痛的問題。

        現有應對策略

          那么,如何實時傳遞12Gbps而不降低畫面垂直更新率?從硬件角度出發,目前采用的方法有兩種:一是在現有的傳輸技術上增加平行傳輸數;二是改變傳輸介質。

          對支持4K傳輸的HDMI2.0而言,HDMI2.0通過將3條傳輸巷的每條傳輸巷的傳輸率提升至6Gbps,如此3條加總可得18Gbps,可以應對4K傳輸,且維持60fps畫面更新率。英特爾帶來的Thunderbolt  2在Thunderbolt(TBT)的基礎上,打破了原有傳輸限制,使TBT的2個傳輸通道不再限定其中1個單獨配置給DisplayPort,從而提升一倍傳輸率,從10Gbps增至20Gbps,能夠實時非壓縮傳輸4K  UHD。HDMI2.0與Thunderbolt  2都可以通過對巷道、通道進行擴增,來增加傳輸量,很好地應對4K傳輸。同時,被譽為“下一代影音線纜標準”的HDBaseT標準目前最高支持20Gb/s的傳輸速率,可以完全滿足所有未經壓縮的1080p或更清晰的4K×2K視頻傳輸。

          還有一種方法同樣能實現4K傳輸,那就是在保證12Gbps的傳輸速率上降低畫面垂直更新率。如HDMI1.4,MHL3.0等。HDMI1.4通過將畫面垂直更新率自60fps降至24fps來達到4K  UHD傳輸。同樣MHL3.0通過將畫面垂直更新率自60fps降至30fps也可以實時非壓縮傳輸4K  UHD。姑且不論各種傳輸方式的好壞優劣,以上技術都可以應對4K UHD傳輸。

          對于傳輸介質而言。銅線的物理極限約10Gbps,對于HDMI2.0的6Gbps來說仍然有提升空間,而對于傳輸速率已經達到全額10Gbps的Thunderbolt來說,若想再增加傳輸速率,已無法再用銅線,需改用其他傳輸介質,如光纖。而光纖傳輸對于4K甚至未來8K的信號傳輸來說都是最理想的傳輸媒介。Lightware公司相關人士表示,4K的高數據量和高發送頻率通過傳統電信號傳輸,除了視頻的傳輸距離受限,數據本身也會更容易受到外部的電磁干擾從而改變視頻像素的特性甚至造成圖像畸變。而光纖傳輸的先天優勢就是對電磁信號不敏感,距離相較于雙絞線能傳輸得更遠并且能承載的數據量也更大。

          除了硬件應對策略之外,對于4K傳輸來說,軟件演算也在努力應對。MPEG-4、H.264已經力有未待,不敷使用,而壓縮率增強版的H.265成為目前4K壓縮的應對之道。H.265的壓縮比相對于H.264提高了一倍。4K信號經H.265壓縮后的帶寬為1080p進行H.264壓縮后的帶寬的2倍。天翼訊通表示,H.265使得4K網絡傳輸成為可能。如果不是對壓縮比要求極高的場合,采用一些更早期的壓縮算法如JPEG壓縮標準,由于其算法簡單容易實現,在光纖傳輸場合可以得到很好的應用。例如4Kp60帶寬為18G,采用JPEG進行6:1的壓縮為2.97G就可以通過現有的SDI設備進行傳輸,具有很大的成本優勢。

        無線4K傳輸

          4K有線傳輸已經具備一定的高度,在無線傳輸方面廠商們同樣積極備戰?焖悸敱硎,建立在流媒體基礎上的無線傳輸技術,一步步從Mbone、RealNetworks走到Adobe、Youtube。有線傳輸受到布線距離、費用、設備接口等問題的制約,越來越難以滿足當今人們移動化的需求。手機、平板、超極本,這些電子設備越來越輕薄,容易攜帶,人們在這些設備上觀看超高清視頻的需求使得媒體無線傳輸必然成為技術的熱點。Crestron的流媒體技術已經為4K做好了準備,在4K時代,我們也能享受無線傳輸的便利。

          在NWC2013通訊展上,韓國LG公司展示了一項利用手機無線傳輸技術將4K內容投射到超高清4K電視上的技術“Wireless Ultra HD Transmission ”,這也是世界上第一個基于無線傳輸4K的技術展示。該技術可以傳輸手機中的各種多媒體文件,并且數據順滑,不會產生明顯的延遲。此外手機的內容還會自動調整,以適應電視機不同的分辨率。據悉,LG將在未來的手機上配備這項技術。鑒于無線傳輸的距離和速率等限制,4K無線傳輸要被廣泛應用可能還有較長的路要走,但可幸的是4K無線傳輸技術的發展已經上道了。

        未來發展

          對傳輸設備而言,4K意味著高帶寬,所以,對傳輸設備的硬件指標基本要求就是要支持高帶寬,高帶寬也已成為未來傳輸控制產品的發展趨勢;诖,Lightware推出的面向未來的25G矩陣切換器,其每一個端口都支持25G的傳輸速率。其超高的傳輸速率以及豐富的功能保證用戶的投資在相當長的一段時間內都不必擔心為了支持新格式而更新換代的問題,支持4K傳輸沒問題,支持未來的8K傳輸亦沒有問題。來自安瑪思的全系列AMX  Enova  DGX8/16/32/64,EPICA  DGX288機箱都支持4K,通過光纖傳輸兼容HDCP的UHD超高清視頻信號。此外,要求高帶寬的4K傳輸未來將推動光纖傳輸的普及,促使光纖傳輸產品全面開花。天翼訊通、寬博等都已推出應對4K傳輸的光纖設備與解決方案。

          HDBaseT技術亦是未來4K傳輸發展的亮點。HDBaseT被譽為“下一代影音線纜標準”,雖然HDBaseT的設備目前還沒有得到普及,但是由索尼、LG、三星以及以色列的半導體公司Valens  Semiconductor強大陣容組成的HDBaseT聯盟已經在開發最新的HDBaseT 2.0。

          據了解,HDBaseT  2.0標準不僅能夠實現高清信號傳輸,還加入了對5.1聲道的支持,幾乎可以兼容所有的視頻和音頻信號源;同時,考慮到移動設備,HDBaseT還加入了對USB  2.0的支持。快思聰表示,HDBaseT技術是高清時代IT技術與傳統AV技術的融合,傳統AV技術中,不同的設備需要不同的線纜,使得從傳統設備過來的各種AV設備不得不配備多種接口,以適應不同第三方設備的需要。而HDBaseT技術則統一了接口技術、傳輸技術,將不同設備都統一成了網絡設備。4K技術掀起新一輪的高清技術浪潮,日漸被公眾熟悉的HDBaseT技術當仁不讓的作為4K技術和傳統AV技術的橋梁,將所有的標準都統一在HDBaseT的平臺下。這意味著,傳統影音設備的布線方式將徹底被顛覆。

          與此同時,為了解決傳輸瓶頸,加速4K普及,國內航天數字傳媒公司已率先推出了4K超高清數字衛星傳輸解決方案,解決了4K超高清片源在傳輸方面的瓶頸。航天數字傳媒稱,未來將與4K產業鏈的上下游合作,把4K視頻內容通過衛星傳輸推送給用戶。

          由此觀之,從硬件支持到軟件演算,從有線傳輸到無線傳輸,行業都具備了全面應對4K傳輸挑戰的相關產品與解決方案,有了4K傳輸的跟進與支持,4K的普及將指日可待。

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